Isótopos ambientales
datación uranio-torio, también llamada datación torio-230, datación por desequilibrio de series de uranio o datación por series de uranio, es una técnica de datación radiométricacomúnmente utilizada para determinar la edad de materiales formados por carbonato de calcio, tales como espeleotemas o corales.1 A diferencia de otras técnicas de datación radiométricas comúnmente utilizadas, como las de rubidio-estroncio o uranio-plomo, que fechan la acumulación de un miembro final estable producto de la desintegración, la técnica del uranio-torio no lo hace. En lugar de ello, la técnica de uranio-torio calcula una edad desde el grado en que el equilibrio secular ha sido restaurado entre el isótopo radiactivo torio-230 y su padre uranio-234 dentro de una muestra.
El torio no es soluble en las aguas naturales en las condiciones que se encuentran en, o cerca, de la superficie de la tierra, por lo que los materiales formados en, o desde, estas aguas no suelen contener torio. En contraste, el uranio es soluble en alguna medida en todas las aguas naturales, por lo que cualquier material que precipita o se forma a partir de tales aguas también contiene trazas de uranio, típicamente a niveles de entre unas pocas partes por mil millones y pocas partes por millón, en peso. Conforme pasa el tiempo después de la formación del material, el uranio-234 presente en la muestra, con una vida media de 245 000 años, decae a torio-230. El torio-230 es en sí radiactivo, con una vida media de 75 000 años, por lo que no se acumulan de forma indefinida (como por ejemplo es el caso del uranio-plomo del sistema), el torio-230 en vez de ello se acerca al equilibrio secular con su padre radioactivo de uranio-234. En equilibrio secular, la cantidad de torio-230 que se desintegra por año dentro de una muestra es igual a la cantidad de torio-230 producido, que también es igual a la cantidad de uranio-234 que se desintegra por año en la misma muestra.
Las dataciones en base al uranio-torio tienen un límite de edad superior de algo más de 500 000 años, que se define por la vida media del torio-230, la precisión con la que podemos medir la relación torio-230/uranio-234 en una muestra y la exactitud con la que sabemos la vida media del torio-230 y del uranio-234. También hay que tener en cuenta que para calcular una edad con esta técnica la proporción de uranio-234 y su isótopo padre, el uranio-238, debe ser medida.
La datación es atribuir una fecha a esas pinturas, determinar el intervalo de tiempo, que separa ese arte respecto del tiempo presente. Hay la datación absoluta, cifrada en años y días, la única que nos interesa, y la relativa, que nos indica una Edad antigua de la prehistoria, sin precisar más. La datación absoluta queda restringida, casi siempre, a la radiocronología.
F1. Sala de los Polícromos de Altamira, con un magnífico bóvido, el arte de las cavernas. Unos científicos toman muestras para su datación. El arte paleolítico tiene entre 15.000 y 19.000 años de antigüedad. Fotos de Juan Luis Arsuaga y Pedro Saura.
No hace todavía un siglo, a mediados del siglo 20, 1960, Williard Franck Libby, con la datación del Carbono 14 revolucionó la arqueología: Libby consiguió la datación absoluta, el cronómetro radiactivo, al determinar la cantidad de carbono residual C14, que desapareció después de la muerte. Permite estimar la edad de los materiales orgánicos, los restos de un ser vivo que murió. Libby recibió el Premio Nobel de Química por el desarrollo del método del Carbono. El Carbono 14 es un isótopo radiactivo con un periodo radiactivo de 5568 + - 30 años, cálculo de 1951, pero usamos el periodo radiactivo de 5730 años.
Una planta o un animal intercambia el carbono (c14 y c13 y c12) con su medio ambiente, pero lo contiene con misma proporción que existe en la biosfera. Desde el momento de morir ya no recibe carbono, y el que tiene se va desintegrando. La cantidad de radiocarbono y su actividad radiológica disminuyen en el transcurso del tiempo según una ley exponencial. La materia de ese organismo muerto se podrá datar según la relación C14/carbono total, con un espectrómetro de masas, que nos da los años transcurridos desde la muerte del organismo. Al transcurrir 5730 años ya no queda carbono radiativo. En el medio ambiente la cantidad de carbon14/carbono es constante porque los átomos de C14 producidos por la radiación cósmica iguala el número de átomos que se desintegran.
F2. Exquisita figura de cierva de Monte Castillo, en Puente Viesgo, Cantabria, dibujada a carbón, perteneciente al Magdaleniense arcaico. Datada en 17.000-16.000 años. El frágil equilibrio entre humedad y temperatura ha logrado conservar intacta la impronta humana.
En las pinturas de las cuevas de Cantabria no encontramos C14, lo cual indica que antigüedad es mayor. El método del C14 no nos sirve para la datación de las pinturas.
La datación por Uranio-Torio
El Uranio 238 es soluble en agua, y se desintegra lentamente con un semiperiodo de 4.470 millones de años, para transformarse en Uranio 234, con un semiperiodo de 245.000 años. Este a su vez se desintegra con emisión de partículas alfa, formadas por 2 protones y 2 neutrones (Un núcleo de gas helio ionizado He4), y se convierte en Torio 230.
Son 3 líneas de desintegración: U238/Th230, U238/U234 y Th232/Th230. Se utilizan para datar muestras de rocas calizas con carbonatos procedentes de cuevas y abrigos prehistóricos, así como de restos óseos y conchas que presentan un alto contenido en carbonatos. Se basa en la medición del Th230, que se ha producido a una velocidad constante, debido a la desintegración del U235 y U238, isótopos naturales. Al ser medible la cantidad de Torio, se puede saber la cantidad de tiempo transcurrido desde que se inició el proceso. La desintegración del U238, U235 y Th232 tiene una vida media larga. El periodo de semidesintegración del Th 232 es de 4470 millones de años. Y las 3 series finalizan en algún isótopo estable de plomo, el Pb206.
F3. Es la portada de “Science” 15 de junio 2008. Vista del techo de la cueva en Cantabria. A la izquierda un bisonte color marrón rojo, datado con el Uranio-Torio en 18.000 años. Fue dibujado encima de unas pinceladas de color rojo más antiguas. La datación Uranio-Torio de unas costras de calcita, a la derecha, (imagen de 50 cs), una doble figura datada en 35.600 años, como mínimo. Todo indica que apenas llegaron a Europa los Homo sapiens, se pusieron a pintar. Foto de Pedro Saura.
El U238 se convierte en U234, y éste en Th230. Este a su vez, en Radio 226 y finalmente en Pb206.
Contrariamente al Uranio, el Torio es insoluble en agua. El agua de mar contiene una cantidad de U 234, y se va desintegrando para convertirse en Torio 230. El contenido del fondo marino en Torio 230 aumenta respecto del U234, y nos da una medida del tiempo transcurrido.
Cuando cristalizó el carbonato en la cueva de El Castillo, la estalagtita, o tiempo 0, solo tenía carbonato, U234 y nada de Torio. Lo mismo vale para precipitados de calcita: estalagtitas y estalagmitas y coladas. A medida que pasa el tiempo aumenta la cantidad de Th230 y disminuye el U238, hasta que se alcanza un equilibrio radiactivo.
El Torio detectado actualmente en la estalagtita proviene de la desintegración de U234. De ahí deducimos la fecha de cristalización. Cuando hace 50 años se aplicó el Método Uranio-Torio la muestra que se analizaba pesaba 100 gr, ahora basta un peso de unos miligramos.
El semiperiodo de 75.000 años del Torio 230 es excelente para la datación de las pinturas. Para periodos más largos usaríamos la datación Uranio-Plomo.
Datación en 2008 de las pinturas de Altamira y El Castillo
Alistair W.Pike, junto con investigadores españoles, utilizó el Método del Uranio-Torio en Altamira y El Castillo, y el trabajo apareció en Science Junio 2008. El arte de las cuevas del Paleolítico es un archivo de calidad excepcional para conocer las costumbres de simbolismo de los primeros homínidos sapiens. Para la datación hay problemas, porque es muy delgada la capa de pigmento y carbón sobre la roca.
Los estudios de A.Pike y colaboradores demuestran que la costumbre de decorar escondites se extiende hasta el comienzo del periodo Aurignaciense, con edades mínimas de 40.800 años para un disco rojo, 37.300 años para unas sombras de mano, y 35.600 años para un símbolo en forma de clavo. Estas edades mínimas representan la llegada de los primeros humanos modernos a Europa y Cantabria (37.000 + - 770 años, y tal vez los neardentales también pintaban algo en las cuevas, pero sin llegar al nivel del homo sapiens.
F4. En Altamira el Techo de los Polícromos reproduce las ilustraciones de un símbolo rojo claviforme, con 35.600 años y el caballo. Foto del Centro de Investigación Altamira/Pedro Saura.
La datación Uranio-Torio en pinturas del norte de España retrasa en el tiempo su antigüedad, por supuesto, el método carbono 14, radiocarbono, no es apto para pinturas obtenidas con pigmentos minerales y sin compuestos orgánicos. Se toman muestras tan pequeñas que los efectos de la contaminación externa se magnifican. El trabajo de A.Pike ha consistido en analizar eflorescencias de calcita, que han crecido sobre la superficie de las pinturas, y con ellas su contenido de los isótopos del Th230.
A veces sobre la misma eflorescencia se ha pintado un grabado, con lo cual tenemos dos fechas diferentes de pintura. Evidentemente la capa inferior es la más antigua. Los isótopos de Uranio se pueden medir en muestras de solo 10 mg. Las muestras analizadas tenían una edad muy diferente, entre 10.000 y 40.000 años.
En Francia y en España el Periodo Aurignaciense abarca de 37.000 a 34.500 años. Las mejores pinturas de Altamira son más recientes, datan del Periodo Magdaleniense, hace 15.000 años. Pero Altamira tiene además otras pintadas, pinturas y discos, datadas con el Método Uranio-Torio con edades entre 22.120 y 36.500 años.
La cueva de El Castillo, junto al rio Pas, tiene una pintura de 36.000 años, Periodo Aurignaciense. Hubo la costumbre de poner las manos sobre la roca, y soplar pigmento sobre la mano. Las sombras de manos de “El panel de las manos” tienen una antigüedad superior a 37.300 años, tal vez anterior al Periodo Aurignaciense. La pintura de las manos es la más antigua de Europa. El disco rojo tiene unos 40.800 años. Los neardentales en vez de pintar animales preferían discos rojos y sombras de manos.
F5. El Panel de las Manos en el techo de la cueva de El Castillo, cercana a Altamira. A la derecha se ven la sombra de 3 manos, con 37.300 años. El método fue colocar la mano sobre la roca, y espolvorear, o soplar encima la pintura.
De las 11 cuevas estudiadas la UNESCO ha declarado 3: Altamira, El Castillo y Tito Bustillo, Patrimonio de la Humanidad. Hay pintadas, no pinturas, con más de 40.000 años de antigüedad, en una zona que consideramos ocupada por los neardentales. El equipo de A.Pike dató las incrustaciones calcáreas, formadas sobre las pinturas, con el mismo método de análisis que usamos para las estalactitas y estalagmitas, que también incorporan pequeñas concentraciones de Uranio 238 radiactivo. Este se va descomponiendo a un ritmo constante en Th230. El método usado ha sido el de Hoffmann. Midiendo la cantidad de Th230 presente se sabe la edad de las incrustaciones.
A veces hay dos pinturas superpuestas, con dos capas de calcita. Por supuesto, la capa inferior es la más antigua. De las incrustaciones se puede obtener una edad mínima y máxima para las pinturas. En la cueva de El Castillo las manos pintadas y los discos rojos son los más antiguos, y tal vez las pintadas más antiguas del mundo. Las cuevas francesas de Lascaux y Chovet tienen una antigüedad de entre 5.000 y 10.000 años. En la cueva de Altamira en el techo de los polícromos hay pinturas de antigüedad variable, la pintada en forma de clavo tiene 35.600 años. Pero en el mismo techo de los polícromos hay pinturas artísticas con solo 22.110 años.
En la cueva de Tito Bustillo, Ribadesella, hay figuras humanas creadas entre 35.000 y 29.600 años. Para no dañar a la pintura la muestra extraida es mínima, lo cual generará incertezas para la datación. En la cueva hay una estalagmita de 3m de altura, pintada por ambos lados con dibujos antropomórficos, en que usaron pigmento rojo. La datación es de 29.600 y 25.200 años. Hay una 3ªimagen datada en 37.700 años.
En la cueva de El Castillo hay unas 100 pintadas en múltiples bóvedas, de unos 22.600 años. Allí, en el corredor de los Puntos hay dos discos rojos de edades entre 34.100 y 36.000 años. El panel de Las Manos tiene una antigüedad de 37.300 años. El disco rojo está datado en 40.800 años, antigüedad máxima. Se realizó soplando sobre la roca. El neardental no pretendía crear una imagen, solo quería hacer una pintada. Parece confirmado que el neardental tenía un coeficiente intelectual inferior al del Homo Sapiens, que llegó más tarde para ocupar las mismas cuevas. Las magníficas pinturas de los bisontes de Altamira sin duda son obra exclusiva del Homo Sapiens.
A.Pike recogió en total 50 muestras microscópicas, y con su datación lleva las pintadas hacia las fechas de asentamiento de los neardentales. Reconocemos que el neardental podía realizar trabajos sencillos, como la concha perforada, utilizada como adorno, y hallada en Murcia por Joao Zihao, de la Universidad de Barcelona. El admite que los neardentales decoraban sus cuerpos con ocre y se adornaban con conchas perforadas por ellos. Antonio Lasheras, que fue director de Altamira, no concede al neardental capacidad para crear arte. Las pinturas de Altamira son más recientes.
El deuterio (del griego Δεύτερος segundo), cuyo símbolo es ²H, es un isótopo estable del hidrógeno que se encuentra en la naturaleza con una abundancia del 0,015 % átomos de hidrógeno (uno de cada 6500). El núcleodel deuterio está formado por un protón y un neutrón (el hidrógeno tiene solamente un protón). Cuando el isótopo pierde su electrón el ion resultante recibe el nombre de deuterón.
El deuterio también recibe el nombre de hidrógeno pesado. Se puede nombrar como ²H o como D. Aunque no es un elemento diferenciado en el sentido estricto (es hidrógeno), la diferenciación entre las propiedades de los isótopos es tanto más acusada cuanto más ligero sea el elemento químico al que pertenecen. En el caso del deuterio las diferencias son máximas ya que tiene el doble de masa atómica que el hidrógeno.
El deuterio fue detectado en 1931 por Harold Clayton Urey, un químico de la Universidad de Columbia. Urey ganó, en 1934, el Premio Nobel de química por este trabajo.
La existencia del deuterio en la tierra, otras partes del Sistema Solar (según lo confirmado por las sondas planetarias), y en los espectros de estrellas, es un dato importante en cosmología. La fusión estelar destruye el deuterio y no hay procesos de creación naturales conocidos con excepción de la nucleosíntesis primordial, que pudo haber producido el deuterio en una abundancia cercana a la natural observada en este elemento. Esta abundancia parece ser una fracción muy similar a la del hidrógeno, dondequiera que se encuentre este. Así, la existencia del deuterio es una de las discusiones a favor de la teoría del Big Bang en vez de la teoría del estado estacionario del universo.
El deuterio combinado con el oxígeno forma agua pesada.
Aplicaciones del deuterio
El deuterio es útil en los procesos de fusión nuclear junto con eltritio debido a la gran sección eficaz de la reacción. También se experimenta con él en otras reacciones como la deuterio + deuterio o deuterio + helio-3.
En química y bioquímica, el deuterio se utiliza como trazalíneas isotópico no radiactivo en moléculas para estudiar reacciones químicas y cambios metabólicos, debido a que químicamente se comporta semejantemente al hidrógeno ordinario, pero puede ser distinguido del hidrógeno ordinario por su masa, usandoespectrometría de masa o espectrometría infrarroja.
Antideuterio
El antideuterio es la antipartícula del deuterio.
Está conformado por un antiprotón y un antineutrón en el núcleo y un positrón ligado a este, de la misma forma en que lo está el electrón en el átomo de deuterio.
EL DEUTERIO
El Deuterio o D) es el isótopo del hidrogeno de número masa 2, el cual, debido a su gran importancia química, tiene nombre y símbolo propios. El deuterio fue descubierto en la Universidad de California en 1931 y se diferencia del hidrogeno común o protio por tener 1 neutrón en su núcleo. La proporción de deuterio a hidrogeno es de 1 a 5000, o sea, un 0,02%. El peso atómico del deuterio es 2,0141 u.m.a (El de protio es 1,0078 u.m.a). El deuterio no sólo se encuentra libre sino también combinado con el oxigeno formando “Agua Pesada) de formula D2I. en estado libre, forma molécula D2 y HD.
El deuterio se obtiene por electrólisis del agua, y sus aplicaciones son muchas en el campo de las reacciones nucleares. También se utiliza en medicina para seguir la trayectoria de algunos cuerpos, como alimentos, medicinas, etc. En el organismo.
El Deuterio o D) es el isótopo del hidrogeno de número masa 2, el cual, debido a su gran importancia química, tiene nombre y símbolo propios. El deuterio fue descubierto en la Universidad de California en 1931 y se diferencia del hidrogeno común o protio por tener 1 neutrón en su núcleo. La proporción de deuterio a hidrogeno es de 1 a 5000, o sea, un 0,02%. El peso atómico del deuterio es 2,0141 u.m.a (El de protio es 1,0078 u.m.a). El deuterio no sólo se encuentra libre sino también combinado con el oxigeno formando “Agua Pesada) de formula D2I. en estado libre, forma molécula D2 y HD.
El deuterio se obtiene por electrólisis del agua, y sus aplicaciones son muchas en el campo de las reacciones nucleares. También se utiliza en medicina para seguir la trayectoria de algunos cuerpos, como alimentos, medicinas, etc. En el organismo.
No hay comentarios:
Publicar un comentario